一种VDES终端电源调配装置及其诊断方法与流程

一种vdes终端电源调配装置及其诊断方法
技术领域
1.本发明涉及船舶电子技术领域，具体而言，尤其涉及一种vdes终端电源调配装置及其诊断方法。


背景技术：

2.vdes(vhf data exchange system，甚高频数据交换系统)作为海上船与岸之间、船与船之间的通信系统，是对原有ais(automatic identification system，自动身份识别系统)的加强和升级。vdes终端作为vdes通信的核心设备，也是船舶安全信息和专用信息数据传输的重要媒介。随着vdes终端需求数量及其需求功能增多，基站的应用环境也更加复杂多变，所以对基站的要求更加严格，特别是基站电源的使用与控制。现有基站存在适应能力差、出现电力问题无法快速修复及缺乏相应电源安全机制等问题。


技术实现要素：

3.根据上述提出的技术问题，提供一种vdes终端电源调配装置及其诊断方法。本发明能够实现不同输入电源的可靠切换，及各个电源点电力的准确检测，能及时发现异常并进行有效的异常诊断和控制。同时也能适配不同负载的上电时序，并且实现对设备带电跌落、带电搬移等动作的保护和预警。
4.本发明采用的技术手段如下：
5.一种vdes终端电源调配装置，包括：电性连接的电源供给单元、电源切换单元、负载控制单元以及逻辑控制单元，其中，电源切换单元采用切换开关电路和肖特基续流管电路实现电源调配。
6.进一步地，所述电源供给单元包括电性连接的第一保险fuse、交流转直流模块、失效控制a、第二保险fuse、直流降压模块、失效控制b，其中：
7.第一保险fuse的输入端与交流电输入端连接，第一保险fuse的输出端与交流转直流模块的输入端连接，失效控制a连接所述逻辑控制单元，用于交流转直流模块的失效控制；第二保险fuse的输入端与直流电源的输入端连接，第二保险fuse的输出端与直流降压模块的输入端连接，所述失效控制b连接所述逻辑控制单元，用于直流降压模块的失效控制。
8.进一步地，所述电源切换单元包括切换开关电路、开关控制以及肖特基续流管电路，其中：
9.切换开关电路和肖特基续流管电路的输入端分别与所述交流转直流模块和所述直流降压模块的输出端连接，用于对所述电源供给单元输出的电力进行调配。
10.进一步地，所述负载控制单元包括电源滤波器、各级负载电源、时序控制以及失效控制c，其中：
11.电源滤波器的输入端与所述电源切换单元的输出端与连接，电源滤波器的输出端与各级负载电源的输入端连接；时序控制和失效控制c分别连接所述逻辑控制单元。
12.进一步地，所述逻辑控制单元包括宽范围直流低压模块、备电电池、开关控制网络、时序管理网络、检修端口、a+g传感器、主控芯片、失效控制网络、存储芯片、指示灯语音模块、烧号sim卡、移动网络紧急呼叫端口、船舶专用网络端口以及采样芯片，其中：
13.宽范围直流低压模块的输入端与所述电源供给单元的输出端连接，宽范围直流低压模块的输出端与备电电池和主控芯片及其逻辑控制单元的用电部分连接；开关控制网络、时序管理网络、检修端口、失效控制网络、存储芯片、烧号sim卡、指示灯语音模块、船舶专用网络端口、采样芯片以及a+g传感器分别与主控芯片连接；主控芯片是逻辑控制单元的核心控制芯片，用于调配电源和诊断检测控制整个装置；移动网络紧急呼叫端口的输入端与指示灯语音模块的输出端连接，移动网络紧急呼叫端口和船舶专用网络端口的输出端都是通过空中微波无线接口与本装置外的船舶海事后台通信。
14.进一步地，所述切换开关电路包括双刀双掷切换开关和开关控制端，其中：
15.双刀双掷的管脚1和6分别通过ac_to_dc_3+和ac_to_dc_3-信号网络与所述交流转直流模块的输出端连接；双刀双掷的管脚3和4分别通过dc_to_dc_4+和dc_to_dc_4-信号网络与所述直流降压模块的输出端连接；双刀双掷的管脚2和5通过vout_2+和vout_2-信号网络与所述电源滤波器连接；双刀双掷的管脚1和2通过sw_ctr与所述开关控制通过开关管理网络与主控芯片连接。
16.进一步地，所述肖特基续流管电路(10)包括肖特基二极管和二极管，其中：
17.肖特基二极管的输入端通过ac_to_dc_3+信号网络与所述的交流转直流模块的输出端连接，肖特基二极管的输出端与vout_2+连接；二极管的输入端通过dc_to_dc_4+信号网络与所述直流降压模块的输出端连接，二极管的输出端与vout_2+连接；肖特基二极管和二极管的输出端通过vout_2+连接；ac_to_dc_3-与dc_to_dc_4-信号网络通过布线连接，vout_2+和vout_2-信号网络与所述电源滤波器连接。
18.本发明还提供了一种基于上述vdes终端电源调配装置的诊断控制方法，包括：
19.装置供电：采用备电电池为逻辑控制单元供电，当交流转直流模块和直流降压模块输出电诊断判定正常时，备用电池处于充电状态，逻辑控制单元供电切换为宽范围直流低压模块供给；当交流转直流模块和直流降压模块输出电诊断判定异常时，逻辑控制单元供电自动切换为备电电池供电；
20.诊断输出电：主控芯片检测交流转直流模块和直流降压模块输出电是否存在异常，若存在异常执行失效策略，同时发出警告信息；
21.电源调配：诊断正常后电源信号进入电源切换单元进行电源调配，电源切换单元采用切换开关电路和肖特基续流管电路进行电源调配，切换开关电路和肖特基续流管电路并联连接，调配时选用一种电路，默认使用切换开关电路，切换开关初始处于常闭端。
22.上电逻辑控制：诊断正常后，输出电进入各级负载电源，依照各级负载的上电时序要求进行上电逻辑控制；
23.检测控制各级负载：输出电进入各级负载进行检测控制各级负载；
24.警告信息提示：所述vdes终端电源调配装置所有警告信息通过逻辑控制单元的指示灯语音模块进行指示灯指示和语音播报。
25.较现有技术相比，本发明具有以下优点：
26.1、本发明提供的vdes终端电源调配装置，可以适应交流电与直流电不同电源的使
用场景，可以有效调配电源，提高了兼容性。
27.2、本发明提供的vdes终端电源调配装置，能够有效应对各种不同负载上电时序的要求，可以实现对各级负载使用情况的实时监控，有效保护设备。
28.3、本发明提供的vdes终端电源调配装置，还可以通过失效控制进行自我诊断，控制不同类型的异常，特殊异常警告也可以外发海事船舶相关部门进行预警。针对设备带电跌落、搬移等较大空间位置移动，及时发起保护和预警。
29.4、本发明提供的vdes终端电源调配装置，可以自由设置诊断及其控制节点，灵活度高，适应设备非常广泛。
30.基于上述理由本发明可在船舶电子等领域广泛推广。
附图说明
31.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
32.图1为本发明装置系统示意图。
33.图2为本发明调配电路示意图。
34.图3为本发明装置的诊断控制示意图。
35.图中：1、第一保险fuse；2、交流转直流模块；3、失效控制a；4、第二保险fuse；5、直流降压模块；6、失效控制b；7、电源供给单元；8、切换开关电路；9、开关控制；10、肖特基续流管电路；11、电源切换单元；12、电源滤波器；13、各级负载电源；14、时序控制；15、失效控制c；16、负载控制单元；17、各级负载应用；18、宽范围直流低压模块；19、备电电池；20、开关控制网络；21、时序管理网络；22、检修端口；23、失效控制网络；24、主控芯片；25、存储芯片；26、烧号sim卡；27、移动网络紧急呼叫端口；28、指示灯语音模块；29、船舶专用网络端口；30、采样芯片；31、逻辑控制单元；32、海事船舶后台管理；33、a+g传感器。
具体实施方式
36.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
37.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
38.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
39.除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任向具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
40.在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
41.为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
42.此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
43.如图1所示，本发明提供了一种vdes终端电源调配装置，包括：电性连接的电源供给单元7、电源切换单元11、负载控制单元16以及逻辑控制单元31，其中，电源切换单元11采用如图2所示的切换开关电路和肖特基续流管电路实现电源调配。
44.具体实施时，作为本发明优选的实施方式，所述电源供给单元7包括电性连接的第一保险fuse1、交流转直流模块2、失效控制a3、第二保险fuse4、直流降压模块5、失效控制b6，其中：第一保险fuse1的输入端与交流电输入端连接，用于保护交流电源输入电，防止装置输入大电流损坏设备。第一保险fuse1的输出端与交流转直流模块2的输入端连接，是用于把输入交流电转化为装置所需的直流电。失效控制a3通过失效控制网络23与主控芯片24连接，用于交流转直流模块2的失效控制；第二保险fuse4的输入端与直流电源的输入端连接，是用于保护直流电源输入电，防止装置输入大电流损坏设备。第二保险fuse4的输出端与直流降压模块5的输入端连接，是用于把输入直流电转化为装置所需的直流电。所述失效控制b6通过失效控制网络23与主控芯片24连接，用于直流降压模块5的失效控制。
45.具体实施时，作为本发明优选的实施方式，所述电源切换单元11包括切换开关电路8、开关控制9以及肖特基续流管电路10，其中：
46.切换开关电路8的输入端分别与所述交流转直流模块2和所述直流降压模块5的输
出端连接，用于对所述电源供给单元7输出的电力进行调配。在本实施例中，如图2所示，切换开关电路8包括双刀双掷切换开关和开关控制端，其中：双刀双掷的管脚1和6分别通过ac_to_dc_3+和ac_to_dc_3-信号网络与所述交流转直流模块2的输出端连接，用于将交流转化的直流电引入双刀双掷；双刀双掷的管脚3和4分别通过dc_to_dc_4+和dc_to_dc_4-信号网络与所述直流降压模块5的输出端连接，用于将直流模块转化的直流电引入双刀双掷；双刀双掷的管脚2和5通过vout_2+和vout_2-信号网络与所述电源滤波器12连接，用于将切换开关电路8切换后的电源输出给电源滤波器12；双刀双掷的管脚1和2通过sw_ctr与所述开关控制9通过开关管理网络20与主控芯片24连接，用于切换开关电路8的开关调配控制。
47.肖特基续流管电路10的输入端分别与所述交流转直流模块2和所述直流降压模块5的输出端连接，用于对所述电源供给单元7输出的电力进行调配。在本实施例中，肖特基续流管电路10包括肖特基二极管和二极管，其中：肖特基二极管的输入端通过ac_to_dc_3+信号网络与所述的交流转直流模块2的输出端连接，肖特基二极管的输出端与vout_2+连接，用于将交流转化的直流电通肖特基二极管后在进行输出；二极管的输入端通过dc_to_dc_4+信号网络与所述直流降压模块5的输出端连接，二极管的输出端与vout_2+连接，用于将直流模块转化的直流电通过二极管后在进行输出；肖特基二极管和二极管的输出端通过vout_2+连接，用于通过对应二极管隔离信号；ac_to_dc_3-与dc_to_dc_4-信号网络通过布线连接，vout_2+和vout_2-信号网络与所述电源滤波器12连接，用于将肖特基续流管电路10切换后的电源输出给所述电源滤波器12。
48.具体实施时，作为本发明优选的实施方式，所述负载控制单元16包括电源滤波器12、各级负载电源13、时序控制14以及失效控制c15，其中：电源滤波器12的输入端与所述电源切换单元11的输出端与连接，电源滤波器12的输出端与各级负载电源13的输入端连接，是用于把经过电源切换单元11的电力进行电源限制与滤波，以防止不稳定电源杂波进入后级负载。所述时序控制14通过时序控制网络21与主控芯片24连接，是用于对各级负载应用17)的上电时序调控。所述失效控制c15通过失效控制网络23与主控芯片24连接，是用于对滤波后电源的监控。
49.具体实施时，作为本发明优选的实施方式，逻辑控制单元31包括宽范围直流低压模块18、备电电池19、开关控制网络20、时序管理网络21、检修端口22、a+g传感器33、主控芯片24、失效控制网络23、存储芯片25、指示灯语音模块28、烧号sim卡26、移动网络紧急呼叫端口27、船舶专用网络端口29以及采样芯片30，其中：宽范围直流低压模块18的输入端与所述电源供给单元7的输出端连接，宽范围直流低压模块18的输出端与备电电池19和主控芯片24及其逻辑控制单元31的用电部分连接；宽范围直流低压模块18是用于给逻辑控制单元31用电部分供电和给备用电池19充电。备用电池19是用于当宽范围直流低压模块18无电力输出时，逻辑控制单元所有供电切换为备用电池19供电。开关控制网络20与主控芯片24连接，是用于控制切换开关电路8。时序管理网络21与主控芯片24连接，是用于对各级负载电源13进行时序控制。检修端口22与主控芯片24连接，是用于对主控芯片24的检修。a+g传感器33与主控芯片24连接，a+g传感器33用于检测装置所处的空间位置及其角度变化，与预设值存在较大偏差时及时预警。主控芯片24是逻辑控制单元的核心控制芯片，是用于调配电源和诊断检测控制整个装置。失效控制网络23与主控芯片24连接，是用于对其他单元的失效控制a、b、c进行失效控制的输出端口。存储芯片25与主控芯片24连接，是用于对程序备份
和紧急状态下信息存储。指示灯语音模块28与主控芯片24连接，是用于对装置异常指示和语音播报。烧号sim卡26与主控芯片24连接，是用于语音拨号的专用烧号卡。移动网络紧急呼叫端口27的输入端与指示灯语音模块28的输出端连接，是用于将警告信息通过移动网络进行语音播报。所述船舶专用网络端口29的输入端与主控芯片24连接，是用于将警告信息通过船舶专用的频段进行数据外发。移动网络紧急呼叫端口27和船舶专用网络端口29的输出端都是通过空中微波无线接口与本装置外的船舶海事后台32通信。采样芯片30与主控芯片24连接，是用于对整个装置的数据采集。
50.本发明还提供了一种基于上述vdes终端电源调配装置的诊断控制方法，包括：
51.装置供电：采用备电电池19为逻辑控制单元31供电，当交流转直流模块2和直流降压模块5输出电诊断判定正常时，备用电池19处于充电状态，逻辑控制单元31供电切换为宽范围直流低压模块18供给；当交流转直流模块2和直流降压模块5输出电诊断判定异常时，逻辑控制单元31供电自动切换为备电电池供电19；
52.诊断输出电：主控芯片24检测交流转直流模块2和直流降压模块5输出电是否存在异常，若存在异常执行失效策略，同时发出警告信息；在本实施例中，交流转直流模块侧执行失效策略a，直流转直流模块侧执行失效策略b，两策略都是针对对应模块的使能控制，输出电异常重新进行失效后再进行开启。每隔2秒执行一次一共执行5次，5次中如有某次开启后输出电正常，主控芯片24判定正常后不再执行失效策略，如5次执行完输出电信号仍异常，进行对应模块使能端失效关闭，以免引起对应模块的损坏，同时上报对应诊断的警告信息，并点亮异常指示灯。
53.电源调配：诊断正常后电源信号进入电源切换单元11进行电源调配，电源切换单元11采用切换开关电路8和肖特基续流管电路10进行电源调配，切换开关电路8和肖特基续流管电路10并联连接，调配时选用一种电路，默认使用切换开关电路8，切换开关初始处于常闭端。如图3所示，在本实施例中，通过主控芯片24判定电源信号类型，如只有直流电输入，切换开关处于常闭端直流输出侧；如只有交流电输入，切换开关由常闭端切换到常开端交流输出侧；如直流电与交流电同时输入，切换开关由常闭端切换到常开端交流侧，该种方式在两种电源输入时信号可以有效隔离，防止信号串扰。如使用肖特基续流管电路10，其机理是采用的二极管的单向导通性，效果上不能有效隔离信号串扰，但成本较低。切换电源也可以用主控芯片24单独拉电源供给单元7对应的电源模块的使能脚控制电源输出，但信号串扰问题不能有效解决。电源切换还需综合切换功率、信号串扰、时延、成本等因素确定切换方式。电源调配完成后主控芯片检测输出电是否正常，如不正常进行开关控制。每隔1秒开关一次一共执行5次，5次中如有某次开关控制后输出电正常，主控芯片24判定正常，否则执行完5次后，关闭开关上报对应的诊断信息，同时点亮异常指示灯。电源切换诊断正常后输出电至电源滤波器12进行电源滤波。主控芯片24检测电源滤波器12输出电是否存在异常，同时上报对应诊断的警告信息，同时点亮异常指示灯。如异常进行失效策略c。该策略是对滤波器的管控，当异常时检测滤波器信号重新调整打开滤波器，异常时每隔1秒检测一次一共执行5次，5次中如有某次开启后输出电正常，主控芯片24判定正常不再执行失效策略，5次都执行完输出电信号仍异常，关闭滤波器以免引起器件损坏。同时上报对应诊断的警告信息，并点亮异常指示灯。
54.上电逻辑控制：诊断正常后，输出电进入各级负载电源13，依照各级负载的上电时
序要求进行上电逻辑控制；
55.检测控制各级负载：输出电进入各级负载进行检测控制各级负载；在本实施例中，通过主控芯片24监控各级负载使用情况及其a+g传感器反馈的信息，传感器信息至少包含x轴、y轴、z轴坐标及其当前与坐标原点的角度变化。如传感器坐标和角度信息与初始值出现较大偏差时，自动存储装置当前信息后关闭装置电源，及时保护装置和外发警告信息。可用于解决如跌落、带电搬移等动作导致信息丢失、电器件损坏等问题。
56.警告信息提示：所述vdes终端电源调配装置所有警告信息通过逻辑控制单元31的指示灯语音模块28进行指示灯指示和语音播报。所述语音播报通过移动网络紧急呼叫端口外发固定语音内容，同时通过船舶专用网络端口外发警告信息，所有的外发信息都发到海事船舶管理后台32。
57.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。